为了进一步提升P-GaN 栅HEMT器件的阈值电压和击穿电压, 提出了一种具有P-GaN栅结合混合掺杂帽层结构的氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)。新器件利用混合掺杂帽层结构, 调节整体极化效应, 可以进一步耗尽混合帽层下方沟道区域的二维电子气, 提升阈值电压。在反向阻断状态下, 混合帽层可以调节栅极右侧电场分布, 改善栅边电场集中现象, 提高器件的击穿电压。利用Sentaurus TCAD进行仿真, 对比普通P-GaN栅增强型器件, 结果显示, 新型结构器件击穿电压由593 V提升至733 V, 增幅达24%, 阈值电压由0509 V提升至1323 V。
氮化镓高电子迁移率晶体管 增强型 击穿电压 混合帽层 GaN HEMT enhancement-mode breakdown voltage hybrid cap layer
武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心，武汉 430081
由于周期性水泥熟料回转以及进出料，水泥回转窑用耐火材料需要兼顾优异的耐火度、热震稳定性和耐侵蚀性。本研究通过将尖晶石细粉包裹于镁砂骨料表面，制备出含包覆结构骨料的方镁石-镁铝尖晶石耐火材料，并采用三点弯曲测试结合数字图像相关以及声发射技术表征其断裂行为，以及采用静态抗渣法表征其抗侵蚀性能。结果表明：通过改变尖晶石分布，形成包覆结构复合骨料，降低了氧化铝含量，尖晶石相达到更为均匀且广泛的分散。与氧化铝含量(质量分数)为10%的市售预合成尖晶石骨料耐火材料相比，采用尖晶石包覆骨料的方镁石-尖晶石耐火材料(Al2O3含量为5%)在保证材料抗热震性能的同时，提升了力学强度、热震稳定性能以及抗侵蚀能力。
方镁石-尖晶石耐火材料 包覆结构骨料 热震稳定性能 抗侵蚀/渗透性能 无损探伤技术 magnesia-alumina spinel refractories coating structured aggregates thermal shock stability corrosion/penetration resistance nondestructive testing methods
1 武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉 430081
2 青海大学化工学院，西宁 810016
多孔骨料是对耐火材料进行轻量化设计的关键。以轻烧菱镁矿、氢氧化铝和铁红为原料，采用原位分解合成法，成功制备了多孔镁基镁铁铝复合尖晶石耐火骨料，在分析烧成温度(1 000~1 600 ℃)对显微结构与强度影响的基础上，研究了多孔骨料的合成机理。研究表明：当烧成温度为1 000~1 300 ℃时，试样内气孔来自微颗粒内和微颗粒之间，基本没有颈部连接；当烧成温度升高到1 400~1 600 ℃时，微颗粒内气孔合并长大、迁出，颈部显著长大，强度提高；镁铁铝复合尖晶石的形成过程分为2步，一是在氢氧化铝假象表面生成MgAl2O4后，再与Fe3+反应生成环状镁铁铝复合尖晶石，二是在MgO位置生成MgFe2O4，再与Al3+反应生成粒状和条状镁铁铝复合尖晶石；当烧成温度为1 550 ℃时，试样具有优异的综合性能，其显气孔率为24.4%，中位孔径为25.89 μm，导热系数为2.79 W/(m·K)(1 000 ℃)，耐压强度为74.4 MPa，与市售烧结镁砂相比，导热系数降低了64.7%。
多孔耐火骨料 镁基镁铁铝复合尖晶石 原位分解合成法 显微结构 强度 porous refractory aggregates magnesia based composite spinel (Mg(Fe, Al)2O4) In-situ decomposition synthesis method microstructures strengths
1 广东药科大学健康学院，广州 510310
2 广东省光与健康工程技术研究中心，广州 510310
光子疗法因具有安全、无创、无痛、非侵入、无致瘾和操作方便且疗效显著等特点，已被广泛地应用于疼痛疾病的临床治疗中。本文介绍了基于光子技术的低强度激光疗法、高能量激光疗法、半导体激光疗法以及激光针灸疗法在疼痛缓解方面的研究进展，通过研究疼痛缓解的机制和临床实践手段，为光子技术全面应用于疼痛临床治疗提供理论依据和实践指导。
光子 低强度激光 高能量激光 半导体激光 疼痛 photon low-level laser high-intensity laser semiconductor laser pain
为获得更高的阈值电压, 提出了一种新型栅下双异质结增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)。使用双异质结电荷控制模型分析了基本机理, 推导了阈值电压表达式。仿真结果表明, 器件阈值电压与调制层Al组分呈线性关系。当调制层Al组分小于势垒层时, 阈值电压增大, 反之减小。调制层厚度可加大这种调制作用。当调制层Al组分为0%、厚度为112 nm时, 器件具有2.13 V的阈值电压和1.66 mΩ·cm2的比导通电阻。相对于常规凹槽栅结构, 新结构的阈值电压提高了173%。
增强型 高电子迁移率晶体管 阈值电压 双异质结 电荷控制模型 enhancement-mode HEMT threshold voltage double heterojunction charge control model
研究了氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的温度特性, 分析了自热效应造成GaN HEMT的电流崩塌现象。提出了一种图形化衬底技术来降低器件温度。在缓冲层与衬底界面设置与缓冲层同材料的梯形微阱, 在势垒层与钝化层界面设置无掺杂和低Al组分的AlGaN矩形微阱。结果表明, 与无微阱结构器件相比, 新型有微阱结构器件的温度峰值降低了18.148 K, 电流崩塌效应改善比值达20.64%。
自热效应 电流崩塌 微阱 GaN HEMT GaN HEMT self-heating effect current collapse micropit
Author Affiliations
Abstract
1 The Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, Ministry of Education, School of Physics, Nankai University, Tianjin 300071, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications, Institute of Photonics Technology, Jinan University, Guangzhou 510632, China
3 Department of Electronic Engineering, College of Information Science and Technology, Jinan University, Guangzhou 510632, China
4 e-mail: tyzhang@jnu.edu.cn
5 e-mail: xiangpingli@jnu.edu.cn
The resonant optical excitation of dielectric nanostructures offers unique opportunities for developing remarkable nanophotonic devices. Light that is structured by tailoring the vectorial characteristics of the light beam provides an additional degree of freedom in achieving flexible control of multipolar resonances at the nanoscale. Here, we investigate the nonlinear scattering of subwavelength silicon (Si) nanostructures with radially and azimuthally polarized cylindrical vector beams to show a strong dependence of the photothermal nonlinearity on the polarization state of the applied light. The resonant magnetic dipole, selectively excited by an azimuthally polarized beam, enables enhanced photothermal nonlinearity, thereby inducing large scattering saturation. In contrast, radially polarized beam illumination shows no observable nonlinearity owing to off-resonance excitation. Numerical analysis reveals a difference of more than 2 orders of magnitude in photothermal nonlinearity under two types of polarization excitations. Nonlinear scattering and the unique doughnut-shaped focal spot generated by the azimuthally polarized beam are demonstrated as enabling far-field high-resolution localization of nanostructured Si with an accuracy approaching 50 nm. Our study extends the horizons of active Si photonics and holds great potential for label-free superresolution imaging of Si nanostructures.
Photonics Research
2021, 9(6): 06000950
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 空间光学技术研究室, 西安 710119
2 西北大学 光子学与光子技术研究所, 西安 710069
为提高星敏感器探测极限星等的能力，采用改进型卡塞格林系统、光阑校正球面透镜组和视场校正球面透镜组相结合的结构，设计了一种光谱范围为450~950 nm、半视场为1.4°、入瞳直径为250 mm、焦距为425 mm，且能够矫正像散、场曲和畸变的大口径折反式星敏感器光学系统.基于像差理论的系统初始结构参数计算和Zemax软件光线追迹的优化设计，光学系统的次镜遮拦比为0.43，成像点80%的能量集中在30 μm内，最大畸变为0.081%，光学传递函数在奈奎斯特频率34 lp/mm处大于0.75，最大倍率色差为1.138 μm，满足星敏感器对成像的要求.对光学系统进行公差分析，在20次蒙特卡罗分析结果中，第13个结构的绩效函数最好，为4.975 16 μm，第20个结构的绩效函数最差，达到7.799 57 μm.通过对20次蒙特卡罗结构的绩效函数分析，所选定的公差值能够很好地满足光学系统性能基本要求，为加工和安装过程中的误差提供依据.
星敏感器 光学设计 大口径 折反式 Star sensor Optical design Large aperture Catadioptric Zemax Zemax
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
应用于空间光学系统的机械拼接机构存在润滑、热膨胀系数匹配、结构复杂、拼接偏心距小等问题, 本文提出了可应用于空间大口径拼接反射镜的磁通钉扎接口方案, 采用永磁体的等效电流分布模型并融合磁场法, 建立了超导-永磁体磁通钉扎接口的数学模型进行仿真分析, 并通过实验验证了模型的有效性。结果表明, 超导体-永磁体的间隔在5 mm时, 垂直连接刚度ky可达7 000 N/m; 当磁体-超导体的间隔为10 mm, 二者处于中心位置时侧向刚度kx可达3 800 N/m; 磁通钉扎接口在偏心距Δx=4 mm时的垂直刚度ky相比于Δx=0时下降约20%, 刚度下降不显著。相比于传统机械接口, 磁通钉扎接口在反射镜对接时具备足够的连接刚度, 可以允许更大的偏心距Δx, 同时接口的力特性使得拼接镜在重构过程中满足缓冲定位的要求。
空间光学系统 磁通钉扎 拼接反射镜 磁场法 接口刚度 space telescope magnetic flux-pinging segmented reflect mirror H-formation mechanism stiffness 光学 精密工程
2019, 27(12): 2609
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China
2 Physics & Engineering, Bethel University, St. Paul, Minnesota 55112, USA
We study a Zeeman slower using the magnetic field generated by a pair of coils for a magneto-optical trap. The efficiency of the Zeeman slower is shown to be dependent on the intensity and frequency detuning of the laser light for slowing the atoms. With the help of numerical analysis, optimal experimental parameters are explored. Experimentally, the optimal frequency detuning and intensity of the slowing beam are explored, and 4 × 107 ytterbium atoms are trapped in the magneto-optical trap.
020.3320 Laser cooling 020.7490 Zeeman effect Chinese Optics Letters
2019, 17(4): 040201
